聚羧酸系减水剂是继木质素、萘系之后的第三代减水剂,在较低的水灰比,较低的掺量条件下,其具有净浆流动度大、塌落度损失小、环保等突出优点。但是,在其应用方面仍然存在着一些问题。一方面,在低温环境下,水泥水化速度缓慢,早期强度发展缓慢,研究能够明显提高混凝土早期强度的早强型聚羧酸减水剂具有着非凡的意义。另一方面,由于混凝土在拌合过程中,受材料来源的限制,各国各地的砂石资源逐渐出现劣化,而聚羧酸系减水剂对粘土中的矿物质比对水泥更加敏感,因此,聚羧酸系减水剂对粘土具有更加强烈的吸附趋势,这对混凝土在施工过程中的运输、保持性、强度等方面造成了很大的影响。本文主要针对聚羧酸系减水剂的这两个问题,首先,从聚羧酸减水剂的结构入手,通过分子设计,以异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)为大单体,把丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)作为聚合单体,探讨了引发剂(APS)、聚合单体、反应温度、反应时间等因素对水泥净浆流动度的影响。结果表明:在反应温度为80℃,反应时间为4-5个小时,引发剂过硫酸铵(APS)用量为单体总质量的3%时,单体摩尔比为n(AA):n(HPEG):n(SMAS)=4:1:0.36,制备出的聚羧酸减水剂具有较好的分散性能。当聚羧酸减水剂的掺量为0.2%,水灰比为0.29时,减水率可以达到34.88%,水泥最大净浆流动度可以达到300mm,90min水泥净浆流动度为272mm。其次,在上述工艺基础上分别采用丙烯酰胺(AM)、羟甲基丙烯酰胺(HAM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)取代部分丙烯酸(AA),通过水溶液聚合法制备出来具有早强功能的聚羧酸系减水剂。通过测试水泥净浆流动度、砂浆减水率、初终凝时间、砂浆1d、3d的抗压强度,得出AM、HAM、AMPS合成的早强型聚羧酸系减水剂均有助于提高混凝土的早期强度。再次,以分散性能较优的聚羧酸减水剂的工艺为基础,分别添加甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、苯乙烯(ST),制备出了具有抗粘土作用的聚羧酸系减水剂。测试添加5%渭河土的水泥净浆流动度。得出:当减水剂掺量(折固掺量)为水泥质量的0.2%时,不同添加量的DM、DMC、ST合成的聚羧酸系减水剂对渭河土具有一定的屏蔽作用,确定出了DM的添加量为0.5%(占单体总质量)时,当DMC添加量为1%(占单体总质量)时,当ST的添加量为0.5%(占单体总质量)时,合成的三种聚羧酸系减水剂具有较好的屏蔽渭河土的效果。进一步比较三种合成的聚羧酸系减水剂对水泥净浆流动度的影响,得出DM添加量为0.5%(占单体总质量)时,合成的聚羧酸系减水剂的分散性比其他两类更好,且具有较好的流动保持性,对渭河土的屏蔽作用更优。最后,利用红外光谱、凝胶渗透色谱GPC、TG、DSC等分别表征了分散性较优的通用型聚羧酸减水剂,具有早强功能的聚羧酸减水剂,抗粘土功能聚羧酸系减水剂的官能团、分子量大小及其分布、热学性质。